可观测性分析范文-盘古文库

可观测性分析范文（精选9篇）

可观测性分析第1篇

矢量控制实现了对交流异步电机如同他励直流电机一样的解耦控制,使得控制性能得到了大幅度的提高[1,2,3]。高性能的矢量控制特性取决于转子磁场位置信号的准确获得,通常采用的是利用电机电流模型实现间接转子磁场定向控制。

目前存在很多种不同类型的磁链观测器,其中最基本的为电压模型与电流模型[4],前者不依赖于电机转速,是一种真正意义上的无速度传感器磁链观测器模型,但是在低速区域对电机定子电阻敏感;后者与转子时间常数有关系,并且涉及到电机转速信号,在无速度传感器控制系统难以单独使用。文献[5,6,7]分别提出了基于MRAS与全阶磁链观测器模型,它将电机转速当作一个参数进行辨识,并同时对电机的磁链进行估算。文献[8,9]对磁链观测器的定向以及数字化实现引起的稳定性进行了深入分析,并提出了相应的解决方案。此外文献[10,11]对电压模型与全阶观测器的磁链观测稳定性进行了分析。

本文针对电压模型、电流模型等给出了统一的基于全阶磁链观测器模型表达式,通过对反馈矩阵的不同配置可以得到不同的观测器。在估算磁场定向的同步坐标系中推导出磁链观测器的估算磁链与电机实际磁链偏差,通过该偏差对不同磁链观测器的收敛性进行了比较分析。仿真试验对该结论进行了验证。

2 异步电动机及磁链观测器模型

图1所示为基于反Γ型的异步电动机等值电路。在任意旋转坐标系下,异步电动机以定子转子磁链作为状态变量可以表示为

$\dot{x} = A \underline{x} + B \underline{u}_{s} \underline{i}_{s} = C \underline{x} (1)$

其中

$\begin{array}{l} A = [\begin{matrix} - \frac{1}{τ^{'}_{s}} - j ω_{k} & \frac{1}{τ^{'}_{s}} \\ \frac{1 - σ}{τ^{'}_{r}} & - \frac{1}{τ^{'}_{r}} - j (ω_{k} - ω_{m}) \end{matrix}] \\ B = [\begin{array}{l} 1 \\ 0 \end{array}] C = [\frac{1}{L_{σ}} - \frac{1}{L_{σ}}] \\ \underline{x} = [\underline{Ψ}_{s} \underline{Ψ}_{R}]^{Τ} \end{array}$

$σ = \frac{L_{σ}}{L_{Μ} + L_{σ}} τ^{'}_{s} = \frac{L_{σ}}{R_{s}} τ^{'}_{r} = \frac{σ L_{Μ}}{R_{R}}$

式中:ωk为参考坐标系旋转角速度。

当不考虑电机参数误差的情况下,异步电动机磁链观测器可以构造如下式[7,8]:

${\begin{cases} \hat{\underline{\dot{x}}} = \hat{\underline{A}} \hat{\underline{x}} + B \underline{u}_{s} + \underline{L} (\underline{i}_{s} - \hat{\underline{i}}_{s}) \\ \hat{\underline{i}}_{s} = C \hat{\underline{x}} \end{cases} (2)$

其中

$\begin{array}{l} \hat{\underline{x}} = [\hat{\underline{Ψ}}_{s} \hat{\underline{Ψ}}_{R}]^{Τ} \\ \hat{\underline{A}} = [\begin{matrix} - \frac{1}{τ^{'}_{s}} - j ω_{k} & \frac{1}{τ^{'}_{s}} \\ \frac{1 - σ}{τ^{'}_{r}} & - \frac{1}{τ^{'}_{r}} - j (ω_{k} - \hat{ω}_{m}) \end{matrix}] \\ \underline{L} = [\begin{array}{l} \underline{l}_{s} \\ \underline{l}_{r} \end{array}] \underline{l}_{s} = l_{s d} + j l_{s q} \underline{l}_{r} = l_{r d} + j l_{r q} \end{array}$

该观测器模型可用于直接转矩控制或矢量控制系统中的定转子磁链观测。

电机转速根据下式估算得到

3 磁链观测器反馈矩阵设计

在转子磁场定向的矢量控制系统中,转子磁链的获取对整个控制系统稳定性及动态静态性能有着非常重要的影响。鉴于文献[8,9]中分析的磁链观测器在同步旋转坐标系中离散稳定性优于静止坐标系,本文选取同步坐标系下构造观测器以实现间接磁场定向。

通常电机电流以及估算转速的收敛速度远快于转子磁链,因此估算转速可以近似等同为实际转速,电机模型与观测器可以重新表示为

$\dot{\underline{i}}_{s} = \frac{1}{L_{σ}} (\underline{u}_{s} - R_{s} \underline{i}_{s} - j ω_{e} \underline{i}_{s} - \underline{E}_{s}) (5)$

$\dot{\underline{Ψ}}_{R} = R_{R} \underline{i}_{s} - [\frac{1}{τ_{r}} + j (ω_{e} - ω_{m})] \underline{Ψ}_{R} (6)$

$\underline{E}_{s} = R_{R} \underline{i}_{s} - (\frac{1}{τ_{r}} - j ω_{m}) \underline{Ψ}_{R} (7)$

$\begin{array}{l} \dot{\hat{\underline{i}}}_{s} = \frac{1}{L_{σ}} (\underline{u}_{s} - R_{s} \underline{i}_{s} - j ω_{e} \underline{i}_{s} - \hat{\underline{E}}_{s}) + \\ \frac{\underline{l}_{s} - \underline{l}_{r} + R_{s} + R_{R}}{L_{σ}} \underline{\tilde{i}}_{s} (8) \\ \hat{\underline{\dot{Ψ}}}_{R} = R_{R} \underline{i}_{s} - [\frac{1}{τ_{r}} + j (ω_{e} - \hat{ω}_{m})] \\ \hat{\underline{Ψ}}_{R} + (\underline{l}_{r} - R_{R}) \underline{\tilde{i}}_{s} (9) \end{array}$

$\hat{\underline{E}}_{s} = R_{R} \underline{i}_{s} - (\frac{1}{τ_{r}} - j \hat{ω}_{m}) \hat{\underline{Ψ}}_{R} (10)$

其中 $\underline{\tilde{i}}_{s} = \underline{i}_{s} - \hat{\underline{i}}_{s}$

式(5)与式(8)相减得到电机实际反电势与估算反电势的偏差为

$\begin{array}{l} \underline{\tilde{E}}_{s} = \underline{E}_{s} - \hat{\underline{E}}_{s} \\ = - (\underline{l}_{s} - \underline{l}_{r} + R_{s} + R_{R}) \underline{\tilde{i}}_{s} - j ω_{e} \underline{\tilde{i}}_{s} - L_{σ} \tilde{\dot{\underline{i}}}_{s} (11) \end{array}$

由上式可以得到稳态时,反电势偏差与电流偏差的关系为

$\underline{\tilde{i}}_{s} = \frac{- \underline{\tilde{E}}_{s}}{(\underline{l}_{s} - \underline{l}_{r} + R_{s} + R_{R}) + j ω_{e} L_{σ}} (12)$

而当忽略估算转速与实际转速偏差的时候,反电势偏差可以同样通过式(7)与式(10)得到下式:

$\underline{\tilde{E}}_{s} = \underline{E}_{s} - \hat{\underline{E}}_{s} = - (\frac{1}{τ_{r}} - j ω_{m}) (\underline{Ψ}_{R} - \hat{\underline{Ψ}}_{R}) (13)$

式(9)中转子磁链的估算可以重新表示为

$\hat{\underline{\dot{Ψ}}}_{R} = R_{R} \underline{i}_{s} - [\frac{1}{τ_{r}} + j (ω_{e} - ω_{m})] \hat{\underline{Ψ}}_{R} + \underline{k} \underline{\tilde{E}}_{s} (14)$

其中

$\underline{k} = - \frac{(\underline{l}_{r} - R_{R})}{(\underline{l}_{s} - \underline{l}_{r} + R_{s} + R_{R}) + j ω_{e} L_{σ}}$

3.1 电流模型

从式(14)所示的转子磁链观测模型可以发现,当k=0时,此时转子磁链采用的是电流模型进行观测,并且存在当反馈矩阵设计为

$\underline{L} = [\begin{array}{l} - R_{s} \\ R_{R} \end{array}] (15)$

观测器模型以及自适应信号可以重新表示为

$\begin{array}{l} \hat{\underline{\dot{x}}} = [\begin{matrix} - j ω_{e} & 0 \\ 0 & - \frac{1}{τ_{r}} - j (ω_{e} - \hat{ω}_{m}) \end{matrix}] \hat{\underline{x}} + \\ [\begin{matrix} 1 \\ 0 \end{matrix}] \underline{u}_{s} + [\begin{matrix} - R_{s} \\ R_{R} \end{matrix}] \underline{i}_{s} (16) \end{array}$

可以发现此时观测器可以等效为MRAS观测器,式(16)中电压与电流模型被分别用来估算定子与转子磁链,式(17)中电压与电流模型得到的转子磁链叉积作为转速自适应信号。

3.2 电压模型

式(14)中当k=1时,结合式(5),转子磁链观测器模型变为

$\dot{\hat{\underline{Ψ}}}_{R} = \underline{u}_{s} - R_{s} \underline{i}_{s} - j ω_{e} \underline{i}_{s} - L_{σ} \underline{\dot{i}}_{s} - j ω_{e} \hat{\underline{Ψ}}_{R} (18)$

式(18)所示的为普通的电压模型磁链观测器,此时对于反馈矩阵的设计应为

$\underline{L} = [\begin{matrix} - R_{s} \\ - \infty \end{matrix}] (19)$

3.3 全阶状态观测器模型

式(2)所示的是带有反馈矩阵的观测器模型,通常考虑设计的简便将反馈矩阵设计为零,忽略估算转速的影响,此时观测器为全阶状态观测器,该观测器的状态变量收敛速度与电机本身相同。

式(14)在频域内展开得到

$\hat{\underline{Ψ}}_{R} = \frac{(1 - \underline{k}) R_{R} \underline{i}_{s} + \underline{k} \underline{E}_{s}}{s + (1 - \underline{k}) (\frac{1}{τ_{r}} - j ω_{m}) + j ω_{e}} (20)$

将式(5)～式(10)代入上式得到

$\hat{\underline{Ψ}}_{R} = F (s) \underline{Ψ}_{R}^{V} + [1 - F (s)] \underline{Ψ}_{R}^{C} (21)$

其中 $F (s) = \frac{\underline{k} (s + j ω_{e})}{s + (1 - \underline{k}) (\frac{1}{τ_{r}} - j ω_{m}) + j ω_{e}}$

式中:ΨVR,ΨCR分别为电压模型与电流模型观测得到的电机转子磁链。

由此可见全阶状态观测器可以看作是电压模型与电流模型的复合模型。可以通过反馈矩阵的设计使得全阶状态观测器具有两种模型的优点。

4 磁链观测器收敛性分析

在 $\hat{\underline{Ψ}}_{R}$ 定向的同步旋转坐标系中,电机实际磁链可以表示为

${\begin{cases} \dot{Ψ}_{d} = R_{R} i_{d} - \frac{1}{τ_{r}} Ψ_{d} + (ω_{e} - ω_{m}) Ψ_{q} \\ \dot{Ψ}_{q} = R_{R} i_{q} - \frac{1}{τ_{r}} Ψ_{q} - (ω_{e} - ω_{m}) Ψ_{d} \end{cases} (22)$

通过式(14)可以得到同步旋转坐标系的角频率估算公式为

$\begin{array}{l} ω_{e} = ω_{m} + \frac{R_{R} i_{q}}{\hat{Ψ}_{R}} - \frac{Ψ_{d} - \hat{Ψ}_{R}}{\hat{Ψ}_{R}} (k_{q} \frac{1}{τ_{r}} - k_{d} ω_{m}) - \\ \frac{Ψ_{q}}{\hat{Ψ}_{R}} (k_{d} \frac{1}{τ_{r}} + k_{q} ω_{m}) (23) \end{array}$

同步频率的计算公式反映了估算转子磁链与电机本身实际磁链之间的函数关系。

由式(23)得到的同步频率计算公式代入式(22)可以发现此时磁链观测器与电机实际磁链之间形成了一个非线性闭环结构,同步频率的计算公式引入了非线性因素。当忽略估算磁链的动态特性,认为估算磁链幅值收敛到其参考值 $\hat{Ψ}_{R} = Ψ_{r e f}$ 。式(22)所示的电机实际磁链达到稳态时应为 $Ψ_{d} = \hat{Ψ}_{R}, Ψ_{q} = 0$ ,在该点进行线性化处理,并引入 $\tilde{Ψ}_{d} = Ψ_{d} - \hat{Ψ}_{R}$ ,得到以下磁链方程:

$\tilde{\dot{Ψ}}_{d} = - \frac{1}{τ_{r}} \tilde{Ψ}_{d} + \frac{R_{R} i_{q}}{\hat{Ψ}_{R}} Ψ_{q} (24)$

$\begin{array}{l} \dot{Ψ}_{q} = - (\frac{R_{R} i_{q}}{\hat{Ψ}_{R}} + k_{d} ω_{m} - k_{q} \frac{1}{τ_{r}}) \tilde{Ψ}_{d} - \\ [(1 - k_{d}) \frac{1}{τ_{r}} - k_{q} ω_{m}] Ψ_{q} (25) \end{array}$

从式(24)和式(25)可以发现同步坐标系中d轴磁链的动态响应与k的选择没有关系,当力矩电流iq很小时,Ψd以时间常数τr收敛到 $\hat{Ψ}_{R}$ ;相反q轴磁链的动态响应则紧密取决于k。由于全阶状态观测器反馈矩阵设计有很多种设计方法,本文对电流模型、电压模型以及反馈矩阵L为零的全阶状态观测器模型进行分析研究,q轴磁链可以依次分别表示为

$\dot{Ψ}_{q} = - \frac{R_{R} i_{q}}{\hat{Ψ}_{R}} \tilde{Ψ}_{d} - \frac{1}{τ_{r}} Ψ_{q} (26)$

$\dot{Ψ}_{q} = - (\frac{R_{R} i_{q}}{\hat{Ψ}_{R}} + ω_{m}) \tilde{Ψ}_{d} (27)$

$\begin{array}{l} \dot{Ψ}_{q} = - {\frac{R_{R} i_{q}}{\hat{Ψ}_{R}} - \frac{R_{R}}{(R_{s} + R_{R})^{2} + (ω_{e} L_{σ})^{2}} \\ [(R_{s} + R_{R}) ω_{m} + ω_{e} L_{σ} \frac{1}{τ_{r}}]} \tilde{Ψ}_{d} - \\ {\frac{1}{τ_{r}} + \frac{R_{R}}{(R_{s} + R_{R})^{2} + (ω_{e} L_{σ})^{2}} \\ [(R_{s} + R_{R}) \frac{1}{τ_{r}} - ω_{e} L_{σ} ω_{m}]} Ψ_{q} (28) \end{array}$

当转矩电流iq很小时,式(24)中d轴磁链误差的动态响应不受q轴磁链的影响,因此可以单独从式(25)来分析q轴磁链的动态特性。

对于电流模型,Ψq以τr为时间常数进行收敛,并且从表达式可以发现电流模型是唯一一个具有线性动态特性的磁链观测器。

对于电压模型,即使转矩电流iq0,纯积分运算仍然存在,并且由于q轴磁链动态方程右边不具有Ψq项,磁链的动态收敛时间长,尤其当转矩电流很大时,收敛缓慢。

对于全阶状态观测器模型,当反馈矩阵设计为零时,由式(28)可以发现,此时q轴磁链的收敛速度相对于电流模型快慢取决于电机的转速与负载情况。图2为当反馈矩阵为零时,转子时间常数τr与q轴磁链收敛时间常数比值ratio随电机转速与负载变化的三维图。从图2中可以发现随着电机转速的不断升高,q轴磁链收敛时间常数变小,收敛速度加快,但低速区域收敛时间常数与转子时间常数接近,收敛较慢。

5 仿真及结果分析

系统控制图如图3所示,仿真开关频率为5 kHz。本文针对5.5 kW异步电机分别利用电流模型、电压模型以及全阶磁链观测器模型对异步电机矢量控制系统进行磁场估算定向控制。磁链参考值为0.753 Wb,电机在经历0.5 s直流励磁后空载启动,初始给定转速30 r/min,1.6 s后为600 r/min,最后在2.4 s后为30 r/min。图4～图6分别为基于以上3种磁链观测器模型进行磁场估算定向控制后得到的电机磁链,它们分别为定向坐标系中电机q轴与d轴磁链。

图4中虚线所示的利用电流模型观测出来的电机磁链在2.0 s后达到稳态,并不随电机转速发生变化,而电机实际磁链q,d轴分量则在电机转速发生变化的情况下发生波动,但是最后都经历了大约0.4 s后收敛。这与上节中分析的电流模型导致的电机实际q,d轴磁链收敛速度相同相一致。

图5与图6中虚线所示的为利用电压模型与全阶观测器观测出来的电机磁链,在电机转速发生变化时都发生波动,并没有象电流模型那样稳定在一个参考值,这是由于观测器本身的特性决定的。上节中分析电机实际磁链的收敛情况是在忽略了观测器磁链的动态响应基础上进行的, 因此仿真出来的电机实际磁链收敛情况与理论分析有点出入。利用电压模型进行定向控制得到的电机实际q,d轴磁链在电机转速突变时容易振荡,而且收敛时间较长。而利用全阶观测器进行定向控制后,d轴磁链在电机转速突增与突降过程中大约都经历了0.4 s后收敛到参考值,而q轴磁链则在速度突增到600 r/min时大约0.1 s后收敛,而当速度从600 r/min突降到30 r/min时大约0.5 s后收敛。这与上节分析的速度越高q轴收敛时间越快吻合。

6 结论

本文针对电压模型、电流模型等给出了统一的基于全阶磁链观测器模型表达式,通过对反馈矩阵的不同配置可以得到不同的观测器,在估算磁场定向的同步坐标系中推导出磁链观测器的估算磁链与电机实际磁链偏差,通过该偏差对不同磁链观测器的收敛性进行了比较分析。仿真结果证实了理论分析的正确性,具有实用参考价值。

摘要：针对常用的电压、电流模型以及复合观测器模型给出了统一的全阶观测器模型表达式,通过对反馈矩阵的不同配置可以得到不同的观测器,同时得出了全阶观测器在稳态时可以表示为电压模型与电流模型组成的复合模型的结论。采用间接磁场定向控制,在估算磁场定向的同步坐标系中推导出磁链观测器的估算磁链与电机实际磁链偏差,通过该偏差对不同磁链观测器的收敛性进行了比较分析。仿真试验对该结论进行了验证。

关键词：磁链观测器,反馈矩阵,收敛性

参考文献

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可观测性分析第2篇

直航条件下二维运动目标纯方位系统的可观测性

为了降低目标丢失和暴露自己的可能性,需要研究观测站不进行航路机动的条件下,纯方位系统的可观测性.基于拟线性处理和最小二乘方法,在目标作匀速直线运动,单观测站作匀速直线运动,进而作匀加速直线运动的机动情形下,研究了二维纯方位系统的可观测性,得到了系统可观测性的充要条件以及系统的某些不可观测的.条件.说明在直航条件下,通过观测站速度的机动变化,同样可以实现目标要素的解算.

作者：赵建昕夏佩伦 ZHAO Jian-xin XIA Pei-lun 作者单位：海军潜艇学院,山东,青岛,266071刊名：电光与控制 ISTIC PKU英文刊名：ELECTRONICS OPTICS & CONTROL年，卷(期)：13(5)分类号：V249 TN953关键词：单站纯方位量测可观测性

2011年我国可观测天象时间参考第3篇

1月1日清晨东南方天空金星伴月

1月2日清晨东南方天空水星伴月

1月4日日偏食（仅新疆等西北地区可见）；木星合天王星（日落后可尝试用望远镜看）

1月5日象限仪流星雨极大（观测不受月光影响）

1月9日 0时金星西大距；22时水星西大距

1月10日傍晚西南方天空木星伴月

1月25日清晨东南高空土星伴月

1月30日清晨东南天空金星伴月

2月7日傍晚西南天空木星伴月

2月22日清晨西南高空土星伴月

3月1日清晨天空金星伴月

3月7日傍晚西方天空可见木星伴月

3月16日9时水星合木星

3月21日 7时21分春分；清晨西方天空土星伴月

3月23日 9时水星东大距，18.6°

3月31日清晨东方天空金星a伴月

4月4日 7时56分土星冲日，在室女座，0.3等

4月17日傍晚东方天空土星伴月

4月22日天琴座流星雨极大（下弦月，后半夜观测受影响）

5月日出前的天空水星，金星，火星，木星相伴，但是这个天象南方观测条件更好。5月12日，金星，木星，水星将相会到一个不到3°的圆圈内，14日和15日，水星和金星将大致位于火星和木星之间，20日水星金星将与火星相会在一个2°左右的圆圈内。

5月1日清晨天空可见金星，水星伴月，更低的地方还有火星和木星

5月2日清晨东方低空火星，木星伴月

5月6日宝瓶座流星雨极大（观测不受月光影响）

5月8日 3时水星西大距，26.6°

5月9日—13日金星，水星，木星聚会

5月12日 4时水星合木星；23时金星合木星

5月14日夜晚东方天空可见土星伴月

5月19日—25日金星，水星，火星聚会

5月21日 9时水星合火星

5月23日 16时金星合火星

5月31日清晨天空金星，火星伴月

6月2日日偏食（东北地区可见带食日出）

6月10日傍晚西南高空土星伴月）

6月16日月全食，食分1.705。2时22分初亏，3时22分食既，4时13分食甚，5时3分生光，6时2分复圆。东部地区带食月落，西部，西南部地区可见全过程。

6月26日清晨东方天空木星伴月

7月3日傍晚西方天空可见水星伴月

7月8日傍晚西方天空土星伴月

7月20日 13时水星东大距，26.8°

7月24日清晨东方天空木星伴月

8月13日英仙座流星雨极大（近满月，对观测会造成一定影响）

8月20日清晨西方高空木星伴月

8月25日清晨东方天空火星伴月

9月3日 14时水星西大距，18.1°

9月9日 10时水星合轩辕十四

9月16日夜晚东方天空木星伴月

9月23日清晨东方天空火星伴月

10月2日火星近鬼宿星团

10月13日夜晚可见木星伴月

10月21日猎户座流星雨极大（观测基本不受月光影响）

10月22日清晨东方天空火星伴月

10月29日 9时41分木星冲日，在白羊座

11月初水星伴金星

11月5日南金牛流星雨极大（上弦月对观测有一定影响）

11月9日傍晚东方天空木星伴月

11月11日13时火星合轩辕十四

11月12日北金牛流星雨极大（满月对观测有严重影响）

11月14日17时水星东大距，22.8°

11月18日狮子座流星雨极大（受下弦月影响）

11月19日清晨火星伴月

12月7日傍晚东方天空木星伴月

12月10日月全食，食分1.110。20时45分初亏，22时6分食既，22时31分食甚，22时57分生光，次日0时17分复原（我国境内各地均可见全过程）

12月15日凌晨1时左右双子座流星雨极大（后半夜观测受月光影响）

12月17日清晨西南方高空火星伴月

12月22日小熊座流星雨极大（观测基本不受月光影响）

12月23日 11时水星西大距，21.9°；当天清晨水星伴月

可观测性分析第4篇

《义务教育体育与健康课程标准 (2011年版) 》 (以下简称“新课标”) 在课程设计思路第三条中提出:“根据可评价的原则设置可操作和可观测的学习目标。”文中还指出:“特别注意将运动参与、心理健康与社会适应两个方面的学习目标设置成易观测的行为表征, 帮助教师更准确地对学生进行观察、指导和评价, 促使学生形成良好的体育态度、心理品质和社会行为。”这条思路提得好、提得及时, 既有方向性和指导性的意义, 又点明了当前存在的体育课堂学习目标制订普遍存在目标不具体, 以及难以操作、观测和评价的问题。“新课标”中制订的四个方面的课程目标是宏观层面的, 是体育与健康课程在整个义务教育阶段要实现的教学目标, 因此, 如何把课程总体目标活化成各个水平阶段和每一节课具体的、可评价的学习目标是摆在广大教师面前亟待解决的难题, 也是提高教师教学设计能力、提高体育与健康课程教学质量的重要途径。

目前, 很多教师在制订课堂目标时, 还是采用教学目标的提法, 常常会从如何教的角度, 采取主观与抽象的固定思维去设计目标, 往往使目标脱离学生实际而成为一种摆设, 影响了教学效果。学习的效果并不是看教师教了什么, 而是看学生学到了什么, 以及学习的过程中在认知和行为上发生了哪些变化。从教学目标向学习目标的转变, 是教向学、被动向主动、客体向主体的转变, 也是以学定教、为学而教的教学思想的具体体现。“新课标”在设置学习目标的建议中指出:“学习目标是由水平目标、学年目标、学期目标、单元目标、课时目标组成的完整体系。”这为体育教师全面、系统地认识、理解和制订学习目标柘展了思路, 又为一线教师提高目标设计的操作性、计划性和有步骤地达成目标指明了方向。结合教学案例中存在问题的角度, 笔者谈谈如何制订可操作、可观测的体育课堂学习目标。

二、当前教师在制订学习目标中存在的问题

有的教师认为教学目标与学习目标没有多大区别, 是一回事, 甚至认为只是改了一个名称而已, 其实它们代表了两种不同的角度、理念和价值观。教学目标可以理解为是教师对教学的期望值, 期望通过教学达到的结果与要求, 是一种整体性的期望;而学习目标是学生在课堂学习中想实现的奋斗目标, 是学生个人的期望值, 是每一个学生的期望。如果教师只从教的角度去整体性地设计期望和要求, 那么制订的目标就是教学目标;如果教师从学生的学习经验和生活经验、从学生的不同需求和个体差异去考虑如何去学, 那么制订的目标成为了每一个学生期望的学习目标。由于部分教师在概念上的模糊认识, 他们还是习惯于教学目标的提法, 在具体制订中存在以下主要问题:

1. 目标宏观, 大而空

一位教师在教学中选用“塑料布拼成的舞龙”内容时, 制订了以下教学目标:“体验中华民族传统文化的博大精深, 发扬龙的精神, 争做龙的传人, 唤起大家爱国爱家的民族意识。”课时教学目标是指这一节课要达到的要求和结果, 上述目标虽然立意很高, 也有思想性, 但大而空, 不要讲一节课, 就是一辈子也难以达成, 体育课上很难操作、观测和评价。如果改为“提高身体协调能力”, “培养团队合作精神, 体验舞龙过程的乐趣, 养成不怕困难、坚持到底的品质”等目标, 就比较贴切, 容易达成和评价。

2. 把课程目标作为课时目标

在阅读教师制订的课时目标时, 常常会发现不少教师原封不动地把体育与健康课程的总目标作为一节课要实现和达到的目标, 既不具体又缺乏层次性, 好像在每一个水平段、每一个项目内容、每一节课都能通用。由于目标非常模糊, 缺乏操作性和观测性, 师生对这堂课主要解决什么问题、达到什么要求并不清楚, 造成了教学效果很难评价。如:“体验运动乐趣与成功”、“掌握排球技能与方法”、“全面提高体能和身体素质”、“培养坚强的意志品质”等。而课时目标要具备层次化、具体化的特点, 不仅要说明“什么”, 还要说明“是什么”。

3. 目标多而杂, 重点不突出

目前教师撰写学习目标时的体例是不统一的, 常见的有以下几种:有的按照课程目标, 从运动参与、运动技能、身体健康、心理健康与社会适应四个方面去写;有的依据布鲁姆目标分类从认知、技能、情感三类去设计;有的是从知识技能、情感态度价值观、过程与方法三大块去制订。不管采用那种书写方式去制订目标, 目标必须具体、明确、突出重点、针对性强, 并且可以操作。特别是课程规定的四方面目标, 虽然是一个互相联系、互相渗透的整体目标, 但也不能希望把所有目标放在一节课中去实现。当前有不少教师在制订目标时, 往往脱离课标的要求、脱离学生的实际, 贪多、贪高地制订一些可望而不可及的高要求目标, 这种现象在公开课和教学评比中尤为突出。如, C老师在教学小学三年级投掷轻物时, 制订了以下技能教学目标:“通过学习肩上挥臂动作, 体验异侧肢体准备姿势的基础上, 能使80%学生掌握轻物出手的角度, 学会快速出手, 并让全体学生共同体验蹬转挥的组合动作, 初步掌握下肢、髋关节、上肢的发力顺序。”目标多而杂, 重点不突出, 造成了这堂课要学什么、重点要解决什么问题都不清楚, 那么课堂上学习目标的达成度必然低下。

4. 目标内容归属串位

课程目标中对运动参与、运动技能、身体健康、心理健康和社会适应四个方面要达到的目标内容有明确的内容要求, 虽然是宏观的, 但是明确的。有不少教师在写某一方面目标时, 不知道该写什么具体内容。还有人常会把认知、技能和情感三个目标内容混淆, 出现互相反串的现象。如, 在认知目标中列有“通过练习使学生掌握单手肩上投掷轻物的正确挥臂方法, 发展学生投掷能力”、“会进行多种形式的运球, 通过实际体验完成各项练习内容”、“培养学生对篮球传接球的兴趣”、“基本掌握障碍跑中钻、绕、跨跳等基本动作”等, 就把原本属于技能目标的方法、投掷能力、多种运球、练习内容、基本动作写成了认知目标;把属于情感目标的兴趣, 串位于认知目标。再如, 在技能目标中书写了“通过练习、游戏基本了解手对原地运球和直线运球不同的按拍位置, 提高运球的动作水平”、“初步掌握模仿操的动作方法和要领, 培养观察能力”等, 而了解按拍位置、动作要领和观察能力作为认知目标比较妥当。

5. 笼而统之, 不明确

一位教师在制订学习健美操教学目标时写道:“对健美操基本姿势和步伐的了解、学习及练习, 培养良好的身体姿势, 提高学生自身的协调性, 体会学习健美操带来的益处, 健美身心培养乐感, 培养对美的认识, 并在小组活动中团结合作, 增强自信心”;再如, 两位教师制订的技能目标是“通过弯道跑练习, 让学生改进和巩固弯道跑技术”、“使95%以上学生全力投入篮球传接球活动中”。当我们看到这些粗糙而笼统的目标时, 很难知道教师要教什么、学生要学什么?这节课想解决什么问题?目标上的模糊, 必然会导致重难点的模糊, 导致方法缺乏针对性和有效性。目标引领内容与方法是新课程实施中贯穿的一个重要目标体系, 目标是灵魂, 目标是核心。在体育教学中制订一个明确的教学目标是实施体育教学有效性的重要保证。

除了以上五方面的主要问题外, 部分教师在制订学习目标时还存在用词不当、目标不全等现象, 限于篇幅就不一一表述了。

三、可操作可观测的体育课堂学习目标的特征和编写注意的问题

“新课标”在课程设计思路中提出根据可评价的原则设置可操作和可观测的学习目标是有针对性的。这句话看似简单, 但教师在具体制订过程中具有较大的难度, 因为不是每一节课、每一个教学内容制订的学习目标都是显性的、可以定量测量的, 其中有些内容的运动参与、心理健康和社会适应、认知和情感目标, 本身就具有隐性和不可测量性的特征。这就需要教师去认真学习、深刻理解“新课标”的精神, 尽量使制订的课堂学习目标明确、具体、可观察、可测量、可评价, 以便使目标中表述的要求和学生在课堂学习过程中的行为有依据、有标淮。

1. 学习性特征

学习性特征是最根本的特征, 它包括角色、过程和结果三个方面。学习为谁展开?目标为谁设计?学习效果如何评价?最后全部落实到学生身上, 学生是学习的主体。因此学习目标是为学生学习而设计, 不是为教师如何教而设计的;学习过程中学生是通过身体练习和与目标相匹配的有效方法的学习中去实现目标的, 不是教师随意拼凑几个练习方法就可以实现的;学习的效果是看学生上课前后在知识与技能、体能、态度与参与、情意和合作方面产生了多大的变化, 学到了什么、变化了什么、提高了什么, 而不是看教师讲了什么、教了什么。这对教师在制订学习目标时提出了更高的要求, 要求教师从原来的随意性转变为现在的针对性, 从模糊性改变为有效性, 从教学性改变为学习性。教学性向学习性转变是教向学的转变, 教学目标向学习目标转变是教学思想和理念的重要转变。这个认识不转变, 那么观察谁、评价谁、测量什么、评价什么的问题会非常模糊, 教师也不能制订出合理的可操作和可观测的学习目标。

2. 变化性特征

学习目标是教师根据教学内容的要求, 对学习对象进行全面分析基础上而制订的适合学生学习并要实现的目标。这些目标虽然课前经过认真的思考和设计, 但它仍然只是一个预设的目标, 是一个预案。体育教学过程是一个动态变化的过程, 绝大多数学习内容都是通过身体练习完成的, 因此影晌教学效果的不确定因素很多。在教学中, 教师必须对原先制订目标的难易程度、方法匹配、评价标准、达成结果、内容增减等方面进行适度的调整, 这是教师驾驭课堂学习目标能力的体现, 也是教师的教学经验和智慧。在借班上课和教学评比中经常会发生这样的情况, 当一位教师执教鱼跃前滚翻教学内容时, 发现学生没有前滚翻和远撑前滚翻的基础, 他就必须及时地修正教学内容、学习目标和教学方法, 如果他一味地坚持按原定方案进行教与学, 那么不但不能实现学习目标, 可能还会出现伤害事故等意外。所以, 学习目标具有变化性特征。

3. 三要素特征

纵观教师制订的课时计划, 在学习目标一栏中会发现很多“掌握”、“学会”、“培养”、“发展”等动词, 但后面连接的宾语内容就比较含糊, 很难进行具体的操作性评价。以篮球技能目标为例, 如“掌握篮球直线运球技术”, 这个目标从文字表述上没有问题, 但是给具体评价与操作带来困难, 什么是掌握?掌握什么?怎么样才算掌握?“新课标”提出在具体的学习目标制订时应包含三大要素:即行为 (做什么) 、条件 (在什么情境中) 、标准 (做到什么程度) 。从上述三大要素来制订篮球直线运球的一节课的技能目标时, 可以制订“沿着15米白线连续直线运球三次不丢球”的学习目标。从三要素去分析, 行为是运球, 条件是沿着白线、连续、15米, 标准是三次。这样的学习目标, 教师清楚学生心里明白, 评价时也具有操作性和观测性。

4. 分层性特征

如果一节课中只制订一个统一的学习目标, 统一要求、统一标准, 不可能实现教学效果的最优化。只有根据学生不同的认知、技能和体质水平制订若干个不同要求和层次的标准时, 才能使目标具有目标性, 成为每一个学生自己要实现、能实现的学习目标;才能体现“新课标”让每一个学生都能体验成功的喜悦、使每一个学生在原有基础上有提高和发展的教学理念;才能对学生的学习行为进行操作性和观测性的效果评价。学习目标的分层性不单体现在课堂学习中, 从宏观上讲, 它是一个完整的体系, 在体育与健康课程总体目标的引领下, 如何在各个阶段的水平目标、学年目标、学期目标、单元目标和课时目标中去体现。这对于基层的体育教师来说具有一定的难度, 但也是教师在教学中必须要解决的问题, 因此, 广大教师要加强学习、大胆尝试, 根据“新课标”的总体要求去制订各层次的具体学习目标, 还要充分体现目标的层次性特征。

5. 定性和定量相结合特征

要想使学习目标具有操作性和观测性, 最理想的方法是做到对学习结果的数字化、标准化的测量。但对一个整体有四方面要求的体育课堂学习目标而言, 制订一个完全量化的评价标准是很难做到的, 因此必须要采用定量和定性相结合的方法。可定量的目标, 必须要明确时间、距离、数量的具体要求;一些技评的目标也力求做到描述正确、有据可依;最难操作和观测评价的运动参与、心理健康和社会适应的学习目标制订时, 也要尽量把它们变成学生可学习、可评价的行为。如“体验运动的乐趣”这个目标是很难测量的, 如果一旦把篮圈高度从3.05米降到2米时, 让学生进行灌篮练习时, 就可以制订“体验篮球灌篮的乐趣”的具体可观测目标;也能把“培养良好的心理和意志品质”等目标细化成“坚持到底”、“愿意帮助人”、“不讽刺人”、“不作假”等可操作的行为。

四、可操作和可观测学习目标制订的案例介绍�

在体育教学实践中, 一线体育教师创造性地制订了许多可操作、可观测的学习目标的案例, 使原本模糊的目标变得清晰, 使比较宏观难以定量的目标得以量化, 下面介绍几个较好的案例。

1. 排球正面双手下手垫球学习目标制订

一般教师在制订该动作的课时学习目标时, 往往简单地用“掌握”或“学会”等动词, 很难捉摸、很难操作评价。教师D根据单元的课时要求, 把要掌握或学会的目标分解成每课时要实现的具体目标。第一课时的学习目标“在移动中连续垫球10次”、第二课时“站在直径50厘米的圆内连续垫球10次”、第三课时“站在直径50厘米圆内, 接同伴从2米处抛来的球连续垫球15次”、第四课时“面对墙移动中连续垫球15次”、第五课时“二人连续对垫20次”、第六课时“隔网站立, 接对方较近距离抛来的球连续垫10次”、第七课时“隔网站立, 在移动中接对方抛或发来的球, 垫到规定的区域内”、第八课时“二人或多人隔网对垫10次”。教师D制订的目标不但具有明确、具体的可操作性, 符合目标制订的三大要素, 同时还说明了目标制订与方法相匹配的重要性。通过8课时有明确具体学习目标的学习后, 学生基本上“学会”和“掌握”了排球正面双手下手垫球的技术。

2. 情感目标变为可操作的学习行为

教师Z在教学小学一年级《找窝》游戏时, 制订了一个“乐于帮助人”的情感学习目标。游戏开始前场地上铺了40块小垫子, 代表窝, 40位小朋友成为小动物, 每个小动物都可以找到一个窝。游戏开始时, 教师先占了一个窝, 当有一个小动物找不到窝时, 教师问:“谁愿意让给他?”生答:“愿意!”有十几位学生举手表示愿意让窝 (不是每名学生都肯让位的, 因为在跑动中找到一个窝真不容易, 而且又是刚坐下) 。教师表扬了让窝的学生, 最后把自己占的位置让给了他, 游戏照常进行。上述目标制订与游戏实施看似简单, 却是教师精心设计的, 首先教师Z运用了有效的教学策略, 其次把思想教育的情感目标具体化, 变成了一种能操作和评价的学习行为, 真正体现了寓教育于活动之中。这个案例对教师应该有启示与引领的作用, 说明了思想教育、品德教育等情感目标不是口号和标签, 它也可以量化, 可以通过学生的行为表现进行观察和测量。

3. 学习目标8十X

教师B来自农村学校, 在城镇学校借班上课中, 围绕小学三年级学生踢毽子的内容制订了“每人完成连续踢8个”的技能学习目标。在练习中, 教师B发现很多学生都已超过了8次, 目标订得太低了怎么办?通过短暂的思考后, 教师B宣布说:“今天, 大家要完成的目标是每人至少连续踢8次, 现在多数同学已经完成了, 而暂时还没有完成的同学要努力争取达到8次, 已完成的学生可以在8次的基础上, 根据自己的能力, 制订一个自己可以通过努力实现的目标X次。”于是, 学生根据各自的水平, 认真制订了自己所向往达到的新的学习目标。课堂非常活跃, 学生的学习积极性非常高, 通过多次练习后学生基本上实现了各自制订的目标, 最后还评出了课堂踢毽冠军。目标是课堂的灵魂, 它统领内容与方法, 如果目标订得过低, 不学也会了, 实际上这个内容可以不用学;如果目标订得过高, 没有人能学会, 说明这个内容太难, 目前还不是学习的最佳时机。教师B及时修订了课堂学习目标有两点启示, 一是目标制订必须要在了解和分析学情的基础上制订, 二是目标不是一成不变的, 不合理的目标, 不确切的目标, 课堂中要做适当的调整。

4. 参与目标如何评价

可观测性分析第5篇

(一) 行为动词具体化

行为动词用以描述行为主体 (学生) 所形成的可观察、可测量的具体行为。在选择时应尽量做到标准、明确和具体, 不能缺乏质和量的规定性。尽可能地使用操作、可检测的行为动词来具体描述学生经过学习后应表现出来的行为结果。比如, 记住、指出、做出等, 这些动词都是可操作的和可检测的。

(二) 行为条件情景化

毛振明教授认为学习目标肯定是在一定教学情境中发生的, 如果不在一定的教学情境中发生, 那它一定不是学习目标。新课程中对行为条件的表述主要有六种:时间和速度;环境因素, 包括对学习空间和地点的限制;作业条件因素, 包括对器材的高度和重量的规定;教学组织形式因素;信息因素, 包括是否给学生提供相关的资料、图表、书籍等;完成行为的情境。

(三) 行为标准具体化

1. 身体健康、运动技能学习目标的行为标准量化

行为标准是学生学习后所要达到的结果及详细水平要求 (程度) 。行为标准要定量描述才可操作和检测, 如果定性描述, 就不能操作和检测。大多数教学内容的运动技能和身体健康学习目标是显性目标, 它们的行为标准都可以量化。比如, 双手摇绳技能学习目标:学生在原来基础上每人至少增加10次。这个目标就是可操作和检测的。因为该标准对学生经过学习后的结果进行了定量的描述。再比如, 跳山羊的身体健康学习目标:知道跳山羊的锻炼价值, 能说出利用跳山羊练习发展体能的2个例子。该学习目标中的行为标准也是定量的, 因而可操作和可检测。

2. 心理健康、社会适应和运动参与学习目标的行为标准细化

心理健康、社会适应和运动参与学习目标是隐性目标。它们的行为标准难以量化, 但我们可以通过行为标准细化让它可操作和可检测。比如, 山羊分腿腾越的社会适应学习目标细化为:在保护与帮助中能做到相互鼓励、相互反馈和相互保护与帮助。在该目标中, 行为标准 (能相互鼓励、相互反馈和相互保护与帮助) 就比较具体可操作。再比如, 山羊分腿腾越的心理健康学习目标:学生能描述出跳山羊练习前后的心理感受。这个目标的行为标准 (跳山羊练习前后的心理感受) 也比较具体可操作。

二、合理性

(一) 学习目标的数量要合理

对于体育课程目标、水平目标、学年目标、学期目标和单元目标, 目标涉及的数量可多些。对于课时学习目标, 数量可少些。因为一节课的时间有限, 如果面面俱到, 学习目标势必无法操作。正确的做法是突出某一目标 (一般是技能目标) , 然后适当兼顾其他方面的目标。

(二) 学习目标的定位合理

目标定位过高或过低虽然具体和可测, 但在实践中无法操作。学习目标定位的合理性体现在以下三点。

1. 行为条件要合理

条件决定了目标实现的难度。因此, 制订学习目标时, 行为条件要合理, 如果行为条件过高, 学生难以达到, 这样的目标缺乏操作性。比如, 初一排球垫球 (单元第一次课) 的技能学习目标为:接垫同伴隔网发来的球, 垫出的球要达到2.4米的高度, 并落在本方场地中。尽管教师想尽一切办法达成目标, 无奈行为条件较高, 学生终究没有达成目标。

2. 行为动词要合理

行为动词要合理, 否则不可操作与检测。比如, 水平一原地运球单元第一次课的技能学习目标为:学生能掌握原地运球技术。“掌握”的要求很高, 对于没有接触过篮球的小学二年级学生来说, 第一次课就达到掌握程度难度太大。显然这样的学习目标不可操作。

3. 行为标准要合理

行为标准是学生完成动作的最低限, 用以衡量或评价学习表现或学习结果应达到的程度。不同水平的学生有不同的行为标准, 行为标准也是决定目标实现的难度。行为标准要适当, 否则虽然可测, 但不可操作。比如, 排球双手传球单元第一次课的技能学习目标为:通过教学, 学生能对墙连续传8次以上。应该说, 这个目标比较具体, 但不可操作。大部分学生不能连续对墙传8次, 一般是2～4次。可以改为:20%的学生至少能连续对墙传8次, 40%的学生至少能连续对墙传4次, 40%的学生至少能连续对墙传2次。这样的行为标准和行为主体就比较合理。

三、层次性

(一) 学习目标纵向的层次性

纵向的层次性体现在各个层次的学习目标要有梯度。在整个学习目标体系中各级目标成一定的层级关系, 上位目标对下位目标起统领和导向作用, 并通过下位目标层层实现;下位目标是上位目标的具体化分解。这是一个由高到低、由整体到局部、层层落实, 直至终极目标的过程。

单元学习目标的层次性体现在三个方面。首先, 单元各课次学习目标的行为动词应体现递进性。比如, 第一次课技能学习目标的行为动词是“体验”, 第二次课的行为动词是“掌握”, 第三次课的行为动词是“运用”。其次, 单元各课次学习目标的行为条件应体现层次性。比如, 排球双手传球单元, 第一次课技能学习目标的行为条件是“传自抛的球”, 第二次课的行为条件是“传来自3米外同伴的柔和抛球”, 第三次课的行为条件是“传来自同伴垫来的球”。最后, 单元各课次行为标准应体现层次性。

(二) 学习目标横向的层次性

学习目标横向的层次性是指在课时学习目标的层面应体现层次性。首先, 行为主体应体现层次性;其次, 行为条件应体现层次性;第三, 行为标准要体现层次性。比如, 山羊分腿腾越单元第一次课技能学习目标:30%的学生能独立完成动作, 且推手及时、落地稳;70%的学生在保护与帮助下完成动作, 推手不及时, 落地不稳。在该技能学习目标中, 行为主体、行为条件和行为标准都具有层次性。

四、弹性

学习目标一般是根据学生的现实起点, 按照“最近发展区”原则制定。学习目标是预设的, 但课堂充满变数, 面对变化的课堂, 学习目标要有弹性, 这样才可操作。

(一) 行为主体要有弹性

《山羊分腿腾越》单元第一次课。预设的技能学习目标为:70%左右的学生能独立完成动作;30%左右的学生能在保护与帮助下完成动作。第一个平行班基础较好, 学生较好地达成了学习目标。但第二个平行班学生基础稍差, 可以将技能学习目标的行为主体调整为:50%左右的学生能独立完成动作;50%左右的学生能在保护与帮助下完成动作。由于行为主体调整后, 学习目标变得可操作, 更切合学生实际, 教学效果好。

(二) 行为条件要有弹性

《横箱分腿腾越》单元第一次课 (借班上课) 。预设的技能学习目标为:60%左右的学生能独立完成动作;40%左右的学生能在保护与帮助下完成动作。由于上课班级是体育班, 学生身体素质较好, 可以将技能学习目标调整为:通过教学, 学生能独立完成横箱分腿腾越动作。同时, 再对练习步骤做了相应改变。事实证明, 目标中的行为条件调整后, 目标的难度符合学生的实际, 目标具有可操作性, 因而收到很好的教学效果。

(三) 行为动词要有弹性

记得在一次市级体育展示课中, 一位教师上《正面双手垫球》单元第一次课。他预设的技能学习目标为:学生体验正面双手垫球的击球部位、击球点和协调用力动作。在尝试练习中, 笔者观察到学生的垫球基础很好, 可教师还是按照课前的预设上课。由于目标太低, 学生学习索然无味, 课堂气氛沉闷。从技术教学的角度分析, 这样的教学无效。正确做法是, 教师根据学生的实际, 将技能学习目标中的“体验”改为“掌握”。同时, 教师再适当调整教学方法。由于“掌握”的程度比“体验”高, 这样的学习目标可操作, 对学生有激励作用。

(四) 行为程度要有弹性

可观测性分析第6篇

1传统的AIS处理方法

目前, 航空情报的处理主要采用传统的AIS处理方法。这种方法的主要特征是按照AIRAC周期更新的静态数据和通过NOTAM发布的临时性变化的动态数据之间没有任何关联。尽管简短的AIS静态数据的变化信息能够以NOTAM的方式通知到用户, 但具有大量图片信息或者数据统计信息的短期变更只能通过纸质资料发布, 即通过纸质的AIP SUP通知到客户, 这在很大程度上影响了数据信息的及时性和有效性。

2 AIM的发展史

1996年, 欧洲建立了AIS数据库, EUROCONTROL一直以来都在积极推动AIS到AIM的过渡, 使AIM的发展规划体系逐步完善。将航空资料数字化, 最大化地应用计算机技术管理数据资料, 使数据的管理和提取更加方便、快捷。

2.1 AICM

AICM, 即航空数据概念模型, 是从实体到关系的模型, 其目的是使航空数据单元变得更加标准化, 是基于ICAO的标准、方法以及相关工业标准, 通过实体、属性和关系叙述数据特征。

2.2 AIXM

AIXM, 即航空数据交换模型, 其目的是在全球范围内创建一个可以自由转换、交换数据资料的切实可行的交换模型。合理地运用这个模型不仅可以对本国的AIS系统作出一定的改善, 还可以实现本国AIS数据信息与其他国家AIS数据信息的转换。

2.3 AIXM的发展

最初形态的AIXM全面覆盖了航空数据, 但是它的交换标准过于依赖中心数据库的数据散发与收集。经过几十年的发展, 如今的AIXM5.1主要对口新的航空地理数据及模块。

3欧洲AIM的应用

3.1 e AIP

e AIP, 即电子版航空资料汇编。国际民航组织附件15中提出的质量管理体系 (QMS) 和在AIS中运用的静态数据处理流程 (SDP) 都可以使用e AIP。这说明, e AIP与AIP有着相同的质量保证。

3.2数字化航行通告

如果所有动态数据与静态数据能完美结合, 那么任何AIS产品 (AIP、AIP AMD、AIP SUP 、NOTAM、CHART、PIB) 都可以通过一个相同的数据中心提供。我们将这一概念称为“数字化航行通告”。

4可借鉴性

4.1我国的现状

目前, 我国的航空情报服务工作主要集中在收集航空情报原始资料、发布航行通告、提供飞行前后航空情报服务上。当前, 我们已处于网络时代, 然而仍基于纸质文件和文字信息发送航空情报。虽然航行通告 (NOTAM) 本身可以过滤某些数据, 但由于NOTAM本身对信息容量的限制, 无法支持过大数字或图形的传输, 难以实现自动化提取。目前, 这种模式无法满足现代化航空管理的需要。虽说我国在近几年已经相当注重航空情报服务, 且取得了不小的进步, 但比起航空情报服务发达的国家还是稍显落后, 特别是AIS向AIM的转化还有所欠缺。

4.2改善办法

AIM体系的建设与完善不是一朝一夕能完成的。首先我们不能忽略那些正在运行建设的系统, 我们所要做的是完善而不是抛弃。另外, 还应加强航空信息生产与散发, 确保各种航空活动所需数据信息的及时性和准确性。

4.2.1机构建设

我们应建立完善信息管理体系, 以中国民航情报管理处为中心, 按照地区、机场分级建立一套严谨的适合我国国情的情报信息管理系统。

4.2.2制度建设

ICAO明文要求建立“AIM运营概念”的规章制度。航空情报业发达的国家在上述规章制度下研究、探索了多年, 已经建立起一套适合本国国情的制度。而我国在探索适合我国国情的规章制度时, 应充分考虑国家安全, 适当汲取国外的经验和教训, 寻找一种适合我国国情且有利于我国AIM系统完善建立的方法。

4.2.3人才建设

对于航空情报管理来说, 航行情报员是非常重要的。因此, 一定要严格把关, 做好储备人才的培养工作, 规范航行情报员的行为。对于技术人员来说, 要经常组织培训活动, 深入学习AIM标准, 研究数据库的建设和运行模式, 建立适合我国国情的全球数据中心。

5结束语

“安全”是民航永恒的主题, 为用户提供优质服务是航空情报工作的目标。随着航空运输业的飞速发展, 航空情报工作在确保飞行安全方面发挥着越来越重要的作用。在未来的航空情报管理系统中, AIM是非常关键的一环, 航空情报工作将从航空情报服务模式向航空情报管理模式转变, 以情报服务自动化、信息化为载体, 管理更加丰富的数据内容, 为各类用户提供更加完整、全面的航空情报服务。

摘要：航空情报服务是空中交通服务的三大内容之一, 提供有助于安全和有效实施飞行的情报。主要论述了传统的AIS处理方法和AIM的发展历史, 通过分析我国航空情报管理的现状和改善方法来说明国外航空情报处理方法的可借鉴性, 并从机构建设、制度建设和人才建设三个方面进行了补充。

关键词：航空情报服务,情报管理,静态数据,可借鉴性

参考文献

[1]吴赟, 陈晓光.欧洲航空情报的现状及对我国情报工作的借鉴意义[J].科技世界, 2015 (10) :275-276.

[2]高洁.基于ATM网在民航航空情报系统中的应用探析[J].科技资讯, 2013 (14) :29-31.

可观测性分析第7篇

(1) 初始计量属性都是公允价值。

交易性金融资产和可供出售金融资产在初始计量时, 计量属性都是公允价值, 所谓公允价值是指在公平交易中, 熟悉情况的交易双方自愿进行资产交换或者债务清偿的金额。以公允价值作为这两类金融资产的计量属性, 主要是为了反映该类金融资产相关市场变量变化对其价值的影响, 把该类金融资产和市场紧密的结合。

(2) 在取得金融资产的时候支付价款中包含的已到付息期尚未领取的利息或股息, 都单独通过应收项目来核算。

在取得金融资产的过程中, 如果初始取得价款中包含有已到付息期尚未领取的利息或股息, 都要将这部分利息或股息单独通过“应收利息”或“应收股利”来反映。

(3) 金融资产持有过程中, 确认的应收股利或利息都计入了当期的投资收益。

这两类金融资产, 在持有的过程中, 如果在资产负债表日需要确认应收利息或应收股利的, 都要在当期通过“投资收益”计入当期损益。

(4) 在资产负债表日两类金融资产都要反映公允价值的变动。

这两类金融资产在资产负债表日, 都要将资产账面价值与公允价值进行比较, 如果账面价值与公允价值不一致, 要根据公允价值对账面价值进行调整, 以便把金融资产更加紧密的和市场结合起来, 更加及时准确地反映资产的价值变动。

(5) 出售的时候, 金融资产的账面价值与取得价款之间的差额以及持有过程中累积的公允价值变动都要计入当期损益。

2 交易性金融资产和可供出售金融资产的不同点

(1) 持有意图不同。

根据交易性金融资产和可供出售金融资产的定义, 我们可以看出, 交易性金融资产持有意图明确, 持有时间短, 是为了短期之内进行交易, 赚取交易差价的;相比之下, 可供出售金融资产的持有意图和持有期限就没有交易性金融资产那么明确。

(2) 初始取得时的交易费用的处理不同。

交易性金融资产初始取得时发生的交易费用直接通过“投资收益”计入当期损益, 而可供出售金融资产初始取得时发生的交易费用则是计入了资产的初始确认成本。当然, 根据可供出售金融资产的资产形式不同, 计入的账户不同, 若可供出售金融资产为股票的, 交易费用可直接计入“可供出售金融资产成本”;若可供出售金融资产为债券的, 由于“可供出售金融资产成本”科目按照面值计量, 所以交易费用应记入“可供出售金融资产利息调整”科目, 均构成金融资产的初始确认金额。

(3) 资产持有期间公允价值变动的处理不同。

交易性金融资产和可供出售金融资产在持有的过程中均以公允价值来计量, 所以在资产负债表日如果账面价值与公允价值不一致, 则要反映公允价值的变动。交易性金融资产的公允价值变动要通过“公允价值变动损益”计入当期损益;而可供出售金融资产的公允价值发生变动幅度较小或暂时性变化时, 企业应当认为该项金融资产的公允价值是在正常范围的变动, 应将其变动形成的利得或损失, 除减值损失和外币性金融资产形成的汇兑差额外, 将其公允价值变动计入“资本公积其他资本公积”。

(4) 金融资产资产减值的处理不同。

企业应当在资产负债表日对以公允价值计量且其变动计入当期损益的金融资产以外的金融资产的账面价值进行检查, 有客观证据表明该金融资产发生减值的, 应当计提减值准备。

3 交易性金融资产和可供出售金融资产不同点的原因简析

(1) 初始确认时交易费用处理方式不同的原因。

资产在初始确认时交易费用处理方式的不同是由企业持有金融资产的意图不同而造成的, 企业持有交易性金融资产主要是为了短期内进行交易, 获取交易差价, 因此持有该金融资产的目的主要就是获取投资收益, 因此该资产在取得过程中发生的成本之外的交易费用, 就是投资者为了取得投资而先付出的代价, 因此交易性金融资产的交易费用应该计入“投资收益”的借方;但是, 可供出售金融资产的持有意图和持有期间并不确定, 因此, 为了避免企业尤其是上市公司利用交易费用调节利润, 对于企业持有时间不确定或者是长期资产的交易费用一般是计入到资产的入账价值中的。

(2) 资产负债表日, 资产的公允价值变动处理方式不同的原因。

交易性金融资产的公允价值变动计入当期损益是由它的持有意图决定的, 由于交易性金融资产持有时间短, 仅是为了赚取差价, 因此短期内会处置, 所以公允价值变动可以通过“公允价值变动损益”直接计入当期损益;而可供出售金融资产由于持有意图不明确, 持有期间不确定, 为了防止企业利用金融资产公允价值变动来人为调节利润, 所以可供出售金融资产持有期间的公允价值变动要计入“资本公积其他资本公积”, 等到处置的时候才可以转入当期损益。

(2) 资产减值损失处理方面不同的原因。

交易性金融资产的公允价值变动直接计入了当期损益, 主要是因为持有期限短, 不涉及到减值测试和实际利率摊销问题, 而且交易性金融资产正常的价值波动已经直接计入了当期损益, 计提减值准备也是计入当期损益, 因此二者造成的结果一样, 不需计提减值准备;而可供出售金融资产的公允价值发生非暂时性下跌, 应当将原计入所有者权益的公允价值下降形成的累计损失, 一并转出计入当期损益, 主要是因为可供出售金融资产在持有期间的公允价值变动是计入“资本公积其他资本公积”的, 影响的是权益而不是损益, 而资产减值的话是会对当期利润造成影响的。

从以上的分析我们不难看出, 金融资产在进行核算的过程中的共同点主要表现在反映它们投资获益的共同特性上, 而它们之间的不同点出现的最本质的原因在于企业持有资产的意图和期限不同。

摘要：金融资产作为企业的一类重要资产, 也是《新企业会计准则》中变动较大的一部分, 在学习金融资产相关知识的过程中, 交易性金融资产和可供出售金融资产的有些会计处理容易混淆, 仅就交易性金融资产和可供出售金融资产的异同点简单进行比较、分析。

关键词：交易性金融资产,可供出售金融资产,比较

参考文献

[1]中国注册会计师协会.会计[M].北京:中国财政经济出版社, 2009, (4) .

可观测性分析第8篇

关键词：Java语言,Java字节码,依赖关系,并行执行

0 引言

Java是一种广泛使用的网络编程语言，它的通用性、高效性、平台移植性和安全性，使之成为网络计算的理想技术。迄今为止，Java平台已吸引了500多万软件开发者，它在各个重要的行业部门得到了广泛的应用，而且出现在各种各样的设备、计算机和网络中，其中包括：8亿台个人计算机，15亿部移动电话以及其他手持式设备，22亿个智能卡以及机顶盒、打印机、网络照相机、游戏、汽车导航系统、彩票终端、医疗设备、收费站等[1]。Java程序的运行环境——Java虚拟机并不识别Java程序设计语言，只识别Java源程序编译后的二进制文件格式，即字节码文件（class文件）格式[2]。这种文件格式是一种与平台无关的文件格式，可以方便地在不同的平台之间进行移植，这也是Java程序被普遍应用的原因之一。但为了使得Java字节码文件能够在不同平台上运行，则其必然不能使用翻译的程序，而只能使用解释的形式执行代码，在不同的平台上只要安装了Java虚拟机，则可以由虚拟机对Java“可执行”程序中的指令进行解释并执行。因此，Java程序的执行效率要远低于翻译执行的程序，例如C程序等。

而并行计算的主要目的则是为了减少串行计算的运算时间[3]，因此如果能够将串行程序进行并行执行，则可大大减小程序的运行时间，提高程序的运行效率。本文针对Java字节码的执行特点，将并行执行的思想引入到Java字节码执行中，对Java字节码的可并行执行性进行讨论，通过实例给出一种可对Java字节码进行并行执行的方法。

1 Java字节码依赖关系分析

在Java程序执行过程中，对方法的每次调用，Java虚拟机为其分配一个“Java框架”，每个框架都包含一个操作数栈（Operand Stack）以及局部变量集（Local Variables）。其中，操作数栈的每一项占一个字宽，称为一个“栈单元”。绝大多数的Java虚拟机指令从为当前方法所分配的框架的操作数栈取值，对它们进行操作，并把结果返回到同一个操作数栈。例如，iadd指令把两个int值相加，它要求被相加的int值是由之前的指令压入到操作数栈顶的两个字，这两个int值被弹出，且它们相加的值被压回栈中。Java虚拟机指令对栈的操作有出栈、入栈两种行为，即从栈中取值为出栈操作，向栈中压入结果为入栈操作。因此，根据虚拟机指令对栈的操作特性，可建立指令间的依赖关系。

1.1 字节码数据依赖关系

在Java字节码对栈操作的过程中，若某条指令弹出的栈单元中数值为其它指令压入栈单元中的数值，则这两条指令执行过程中就通过对栈单元的使用而产生了依赖关系。

定义1（直接数据依赖）：若指令I′所出栈的栈单元为指令I所入栈的栈单元，则称指令I′直接数据依赖于指令I，记作：。

定义2（间接数据依赖）：若存在指令序列（I1,I2，…，In）满足，其中i=1,2，…，n-1，则称指令Ik间接数据依赖于指令Ii，记作其中k=i+2，…，n。

定义3（数据依赖）：将直接数据依赖与间接数据依赖统称为数据依赖，用Is→I″表示指令I″数据依赖于指令I。

1.2 次序依赖

在Java字节码之间除了存在数据依赖，还存在由于字节码对数据操作的先后顺序而引起的其它指令之间的次序依赖关系。例如，isub指令完成对两个整型数据的减法运算，其对栈中数据的操作为，将弹出的第一个数据作为减数，将第二个弹出的数据作为被减数。因此分别将减数和被减数压入栈中的两条指令之间就存在次序依赖关系，即这两条字节码执行的先后次序不能发生改变。

定义4（直接次序依赖）：若两个栈单元中的数值v1,v2分别由指令I1,I′压入操作数栈，且v2必须先于v1弹出使用，则指令I1必须先于I′执行，我们称指令I′直接次序依赖于指令I1。记作：。

定义5（间接次序依赖）：若存在指令序列（I1,I2，…，In）满足，其中i=1,2，…，n-1，则称指令Ik间接次序依赖于指令Ii，记作其中k=i+2，…，n。

定义6（数据依赖）：将直接次序依赖与间接次序依赖统称为次序依赖，用表示指令I″次序依赖于指令I。

2 字节码可并行性分析

根据字节码的依赖关系，可以建立字节码之间的依赖图，其定义如下：

定义4（依赖图）：依赖图可以表示为一个有向图（N,D,E），其中节点集N中的每一个元素为一条虚拟机指令，则N为方法M中所有指令的集合，边集D是方法M中所有直接数据依赖关系的集合，即若存在指令I1∈N,I2∈N，且有，则边<I1,I2>∈D；边集E是方法M中所有直接次序依赖关系的集合，即若存在指令I3∈N,I4∈N，且有，则边<I3,I4>∈E。

例：程序P中一个方法含有的指令以及对栈单元的出栈与入栈数如表1所示。

则由定义4，其依赖图的构造过程如图1所示（以指令的序号表示指令）。

由该方法的依赖图可以直观的看出，不存在任何依赖关系的字节码的执行顺序的改变，将不会影响整个程序的执行，例如在指令iload＿1和iload＿2的执行顺序可以进行任意调整，因此这两条指令可以进行并行执行。即：字节码I1,I2是可并行执行的，当且仅当<I1,I2>∉D∧<I1,I2>∉E。

3 实例分析

下面我们以一个简单的实例来分析Java字节码之间的并行执行性。

例：对于一个数值运算(a+b)×2-c，其中a,b,c均为变量。则在Java可执行程序中，该代码被编译成为表2中的字节码序列。

则需要执行7条指令来完成该运算。

下面我们给出这7条字节码之间的依赖关系图（图2所示）。

由图2我们可以看出，指令1,2以及指令3,4之间不存在任何依赖关系（图中阴影框中的指令），因此我们可以将图中两个阴影框中的指令分别进行并行执行，以减少程序的运行时间，则在这种情况下只需要2个CPU，用执行5条指令的时间便可完成上述计算。

4 结论

在Java字节码程序中，存在有许多的依赖关系，本文通过对Java可执行文件的分析，考虑在同一个过程内（即不考虑控制依赖关系）字节码之间的依赖关系，得出不存在任何依赖关系的字节码间可以进行并行执行。最后通过实例验证了上述结论，并得出并行运行下程序执行的时间小于串行执行情况下的运行时间。

参考文献

[1]了解Java技术[EB/OL].2010.http://www.java.com/zh_CN/about/.

[2]Timlindholn,FrankYellin著,玄伟剑等译.Java虚拟机规范[M].北京:北京大学出版社,1997.

可观测性分析第9篇

在实际产品中,电子元器件的实际值与设计值之间不可避免地存在一定程度的偏差,因此实际生产制造的电子产品性能与设计指标之间存在差别,从而导致批量生产的合格率下降。提高成品率的方法有很多种,主要集中体现在产品设计和制造阶段,设计阶段起决定作用,制造阶段对设计成品率起保障作用。在产品设计阶段提高成品率,仅考虑性能优化是不够的,还须对电路进行容差分析和统计优化[1]。不同的电路拓扑设计、不同的优化判据设置对电路成品率有重要影响。以微带均衡电路为例,在确定电路拓扑设计的基础上,研究电路中元器件容差对成品率的影响,以统计优化方法为理论指导, 利用ADS微波电路仿真软件中的统计优化模块和参数扫描功能,对元件的中心值进行优化,实现电路的可制造性优化设计。

1微带均衡器的拓扑结构

幅度均衡器是用来改善微波系统增益平坦度的一个两端口网络,微带均衡器具有体积小、重量轻、结构简单和成本低等优点,采用了一种加载电阻的微带分支结构。谐振器是均衡器的基本部件,在微带电路中由一段终端短路的微带传输线构成的。

由微带终端短路的传输线构成的微带谐振回路,损耗很小,输入阻抗为:

Zin=jZ0tan(βL)。 (1)

式中,Z0为微带线特性阻抗;β为传播常数;L为谐振线长度。谐振回路在满足式(2)的条件时发生并联谐振。

L=nλ0/2+λ0/4,n=0,1,2,3,n。 (2)

式中,λ0为中心谐振频率所对应的波长[2]。

如图1所示,由微带短路分支节和电阻构成的电路单元相当于RLC并联谐振电路单元。图1中C为谐振电路的等效电容,L为谐振电路的等效电感,R为谐振电路的等效电阻。这些参数与谐振器的长度、宽度以及电阻有关。其频率特性表现为在指定的频率上产生谐振,谐振频率不发生衰减,在偏离谐振频率的其他频点产生衰减,并可以通过调节电阻值来改变衰减量[3]。

单个谐振单元无法在带宽及传输特性上同时达到要求,需要将多个基本谐振单元级联起来构成均衡网络。线性均衡器采用的拓扑结构是多个短路支节谐振器并联在传输微带线上,单元间用匹配段级联,整个均衡网络的插入损耗就是每个谐振单元插损之和,每个谐振单元的特性直接影响到均衡网络的整体性能[4]。

(a)模型 (b)等效电路

2电路的优化及仿真

设计实现的是一个在2.4～4 GHz频带内,线性均衡5 dB的微带幅度均衡器。电路拓扑结构如图2所示:

应用短路λ/4传输线的特性,给电路微带线赋初值,并设定对应的优化范围。调用ADS中优化模块Optim,设定优化目标值。在2.4～4 GHz频带,线性均衡5 dB,即4 GHz频点插损在0.5 dB以内,2.4 GHz频点的插损在5～5.5 dB。通过电路优化仿真可以得到满足设定目标的一组参数标称值。w1=2.78 mm,w2=4.98 mm,w3=1.81 mm,w4=3.69 mm,w5=3.82 mm,l1=9.60 mm,l2=9.56 mm,l3=8.95 mm,r1=51 Ω,r2=82 Ω。对应的S21曲线如图3所示,与设计目标吻合。

3容差分析

通过优化设计确定了电路中每一个元器件的值,通常称为标称值。而在实际生产中,电路元器件参数的实际数值不一定等于其标称值,而只是其标称值容差范围内的一个随机数值。这样,实际组装的电路特性就不可能与标称值模拟的结果完全相同。因而模拟实际生产中因元器件值的分散性所引起的电路特性分散性是很必要的[5]。

利用统计方法,可以通过已知的元器件参数的随机分布规律去计算电路特性的分布规律。ADS中的成品率分析(Yield Analysis)模块是一种基于蒙特卡罗分析的统计模拟分析方法。它是按照元器件的参数容差所服从的统计分布规律,用一组伪随机数,求得元器件参数的随机抽样序列,从而在不同的器件参数的随机抽样序列下进行电路特性仿真,并通过多次分析结果的综合统计分析,得到电路特性的分散变化规律,较好地模拟实际情况。

一般电阻的容差为5%,电路微带线宽度的加工容差为20%。调用成品率分析模块对电路进行蒙特卡罗分析,设定试验次数为1 000次。将均衡幅度在4.5～5.5 dB的电特性认为是合格的,得到成品率为56.6%。如图4(a)所示,这显然不适合批量生产。

(a)优化前传输特性 (b)优化后传输特性

利用针对成品率的可制造性优化技术,对元器件中心值进行优化设计。首先对电路进行参数扫描,找到影响电路特性的敏感参数。调用敏感度(Sensitivity)模块,对电路进行模拟,如图5所示。

(a)2.4 GHz (b)4 GHz

经分析得出,l1,w1,w2,w3,w4和w5对频率低端影响比较大;l1,l2和w3对频率的高端影响比较大;r1,r2和l3参数对电路特性的输出影响不大。

成品率优化也是基于蒙特卡罗分析的一种统计优化方法。调用ADS中的成品率优化模块Yield Optimization,对电路关键器件的中心值进行优化,迭代次数设为100。得到一组新的中心值:w1=3.16 mm,w2=2.77 mm,w3=1.58 mm,w4=3.38 mm,w5=3.25 mm,l1=9.59 mm,l2=9.66 mm,l3=8.95 mm,r1=51 Ω,r2=82 Ω。再次调用成品率分析模块对电路进行模拟仿真分析,成品率为80.9%。如图4(b)所示,对成品率有显著的提高,具备批量生产的条件。

以上分析是在容差不变的情况下,对元件参数中心值进行优化以提高成品率的方法。在实际生产中还可以通过提高微带线的加工精度、减小电阻容差等方法进一步提高成品率[6]。如有的电路板厂家可以将微带线宽度加工精度提高到10%,电阻精度也可以提高到1%,但高精度的元件会增加生产成本,因此需要折衷考虑。

4结束语

应用ADS软件提供的蒙特卡罗分析功能,对射频电路进行容差分析,通过模拟实际生产中因所用元器件参数的分散性所引起的电路性能的分散,来分析系统的稳定性,预测电路在批量生产中的合格率。分析表明,在元器件参数容差不变时,可以通过优化电路参数的中心值来提高产品的成品率。在设计和改进产品时,推广应用可制造性优化设计技术,对提高产品质量有重要意义。 

摘要：微带谐振器是调节增益平坦度的重要微波器件之一,由其构成的幅度均衡器可用于改善射频信道的传输特性。介绍了加载电阻微带谐振器的基本原理及其应用,以统计最优化作为理论指导,通过微波电路软件ADS仿真,采用蒙特卡罗分析和参数扫描等方法,确定了电路中关键元器件参数在固定容差下的最佳统计优化标称值,实现了电路的优化设计和可制造性分析,提高了设计成品率,达到了批量生产的要求。

关键词：均衡器,参数扫描,蒙特卡罗分析,微带谐振器

参考文献

[1]焦慧芳,贾新章,曾志华.混合滤波电路可制造性设计[J].固体电子学研究与进展,2005,25(2):271-275.

[2]POZAR D M.微波工程(第三版)[M].张肇仪,周乐柱,吴德明,等译.北京:电子工业出版社,2009:228-238.

[3]KAMPA J,PETRUS K.Microwave Amplitude Equalizer[J].Microwaves,Radar,and Wireless Communications,2000(1):37-40.

[4]秦志亮,郭文椹.线性均衡器的研制[J].集成电路设计与开发,2009,34(8):811-813.

[5]雷学堂.射频放大电路的容差容限分析[J].吉林大学学报,2008,29(3):59-63.

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